[發明專利]便攜式痕量重金屬離子濃度檢測筆

有效

• 申請號: 201610511138.7
• 申請日: 2016-07-04
• 公開（公告）號: CN106198696B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 桑勝波;段倩倩;尹智;劉馨儀;王慎遠;張一弛;周潤林;張世杰;王瑩;陶宇;楊鵬
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01N27/48
• 分類號: G01N27/48
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙)14100
• 代理人: 朱源

技術領域

本發明涉及重金屬分析檢測裝置，具體為便攜式痕量重金屬離子濃度檢測筆。

背景技術

隨著工業、農業、交通運輸業的快速發展，人類對重金屬開采、冶煉、加工及商業制造活動日益增多，使得重金屬離子，如鉛、汞、鎘、鉻進入水、土壤等人類賴以生存的環境，嚴重危害了人類及各類生物的生存。重金屬離子的分布廣泛性及不可降解性，使人體吸收后易在體內蓄積，即使濃度在10-6量級，對人體的危害也十分明顯。目前，重金屬中毒是發展中國家的重要公共健康問題之一，尤其對兒童，重金屬中毒會影響他們的一生。近年來，我國重金屬中毒事件頻頻發生，這為我們敲響了警鐘。所以痕量重金屬離子的速測技術是環境監測、食品和生物醫學工程檢測相關領域的重要研究方向，對環境監測、食品安全及可持續發展具有深遠的意義。

目前用于痕量重金屬檢測的方法主要有原子吸收、原子熒光、等光譜分析方法，電感耦合等離子體質譜法以及紫外-可見光分光光度法等。這些方法所需要的儀器本身耗資昂貴，運行費用高,需要具備熟練的操作經驗和足夠的工作空間，在實現大范圍的檢測時比較費時、費力；有的不能進行多組分析或多元素分析；有的會因元素、光譜等干擾而無法測定，更不能達到現場檢測的目的。

電化學分析法是根據物質在溶液中和電極上的電化學性質為基礎建立起來的一種分析方法。電化學分析法應用于檢測重金屬主要包括溶出伏安法、極譜法、電位分析法、電導分析法等，是當今分析和檢測領域的一種極其重要的技術手段。

溶出伏安法是一種十分靈敏的痕量分析方法，靈敏度高，分辨率好，可以同時測定多種金屬，不受渾濁、色度等影響，易于實現現場、快速、實時、在線、連續和自動化檢測，符合目前的發展方向，該方法應用于環境應急監測、自來水檢測、食品、制藥、醫院廢水監測等方面。其工作原理是在待測溶液中插入三電極,即工作電極WE、參比電極RE和輔助電極CE，輔助電極CE與單片機的輸入端之間設有采集支路，工作電極WE與單片機的輸出端之間設有工作支路，參比電極RE連接一個恒電位電路，并經過該恒電位電路與工作電極WE形成電化學回路。整個測量過程分為兩個過程，分別是富集過程和溶出過程。富集過程：由單片機給工作電極WE施加一個恒定電位，該恒定電位低于參比電極RE所連恒電位電路的輸出電位（如，-2.5V），工作電極WE和參比電極RE之間的電勢差為負，電化學回路發生電化學反應，即工作電極WE附近溶液發生還原反應，使待測金屬離子還原成金屬析出于工作電極WE的表面。富集過程輔助電極CE不向單片機采集數據。溶出過程：單片機給工作電極WE施加一個掃描電壓（如，掃描范圍為-2.5V~2.5V），使工作電極WE和參比電極RE之間的電勢差由負逐漸變為正，從而使工作電極WE上的金屬氧化而產生氧化電流，輔助電極CE經采集支路向單片機采集電流數據。根據氧化過程的數據，單片機可以由程序控制繪制“電流—電壓曲線”進行分析。根據離子的電化學特性，離子的溶出電壓是固定的，即“電流—電壓曲線”上電流峰值對應的電壓就是溶出電壓，然后查表（溶出電壓與粒子種類的對應表格），即可得到離子種類。由于峰電流與待測物濃度成正比，故可以進行定量分析，按照一定的算法，由峰電流的大小確定離子的濃度。是否超標的判斷：將國家標準里的對離子種類達到污染程度的濃度值（以下簡稱標準值）記錄到程序里。通過檢測，我們將測量得到的某離子的濃度值（以下簡稱測量值）與該離子的標準值進行比較。由程序判斷，如果該離子的測量值大于標準值，則離子超標；否則，不超標。單片機連接有聲光報警裝置或顯示裝置，當離子濃度超標時，進行聲光報警或顯示濃度值。

現有的基于溶出伏安法的痕量重金屬離子濃度檢測裝置存在體積龐大、儀器昂貴、運行費用高、檢測步驟繁瑣和不便攜帶因而不適合現場快速檢驗等缺點。

發明內容

本發明解決現有基于溶出伏安法的痕量重金屬離子濃度檢測裝置存在的上述問題，提供一種便攜式痕量重金屬離子濃度檢測筆。